计算机控制系统-第二章
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第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。
计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤:1)实时数据采集:对被控量进行采样测量,形成反馈信号;2)实时控制计算:根据反馈信号和给定信号,按一定的控制规律,计算出控制量;3)实时控制输出,向执行机构发出控制信号,实现控制作用。
1-2什么是实时性?有哪些因素影响系统的实时性?硬件:1)控制器计算速度2)传感器采集速度3)执行器反应时间4)A/D、D/A转换速度软件:1)操作系统调度2)中断响应处理方式(包括定时器)3)延时函数的设置实时性:即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的,超出这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分作用是什么?计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。
主机:主机是计算系统的核心,通过接口向系统的各个部分发出各种指令,对被控对象进行检测和控制。
输入输出通道:输入输出通道是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号,过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据,转化成可以对生产对象进行控制的的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
外部设备:外部设备是实现计算机和外界进行信息交换的设备,简称外设,包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器,其中操作台应具备显示功能,即根据操作人员的要求,能立即显示所要求的内容,还应有按键或开关,完成系统的启、停等功;操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果,即应有保护功能。
1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成?各部分作用是什么?计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说,系统软件只是用来开发应用软件的工具,不需要自己设计。
第二章 计算机控制系统的组成第 1 页 共 15 页第二章 计算机控制系统的组成 第一节 计算机控制系统组成概述一、计算机控制系统的组成图2-1(a) 计算机控制系统的组成框图如图2-1(a)所示,计算机控制系统主要由工业控制机和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两部分;生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置,这些装置有各种类型的标准产品,在设计计算机控制系统时根据需要进行合理选型。
二、工业控制机工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两部分。
1、工业控制机的硬件组成图2-1(b)工业控制机的硬件组成原理图工业控制机的硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。
(1)主机板:CPU、RAM、ROM等。
作用:进行数值计算、逻辑判断、数据处理。
(2)内部总线和外部总线内部总线:工业控制机内部各组成部分进行信息传送的公共通道,它是一组信号线的集合。
常用内部总线有IBM PC、PCI总线和STD总线。
外部总线:工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传递的公共通道。
RS—232C、USB和IEEE—488通信总线。
(3)人—机接口:键盘、显示器、打印机。
(4)磁盘系统:软盘和硬盘。
(5)通信接口: 工业控制机和其它计算机或智能外设通信的接口。
常用RS—232C、USB和IEEE—488接口。
(6)系统支持功能①监控定时器(看门狗-Watchdog) ②电源掉电检测③保护重要数据的后备存贮器体 ④实时日历时钟(7) 输入输出通道工业控制机和生产过程之间设置的信号传递和变换的连接通道。
它包括模拟量输入(AI)通道、模拟量输出(AO)通道、数字量(或开关量)输入(DI)通道、数字量(或开关量)输出(DO)通道。
它的作用有两个:其一、是将生产过程的信号变换成主机能够接受和识别的代码;其二、是将主机输出的控制命令和数据,经变换后作为执行机构或电气开关的控制信号。
第一章概论,讲述计算机控制系统的发展过程;计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义;计算机控制系统的组成及工作原理;计算机控制的特点、优点和问题;与模拟控制系统的不同之处;计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。
1.计算机控制系统与连续模拟系统类似,主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。
2.计算机系统主要包括:.A/D转换器,将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号,送入计算机;.D/A转换器,将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件;.数字计算机(包括硬件及相应软件),实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理,按给定的算法程序产生相应的控制指令。
3.计算机控制系统的控制过程可以归结为:.实时数据采集,即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入;.实时决策,即计算机按给定算法,依采集的信息进行控制行为的决策,生成控制指令;.实时控制,即D/A变换器根据决策结果,适时地向被控对象输出控制信号。
4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
5.自动控制,是在没有人直接参与的情况下,通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制(DDC)3)监督控制(SCC)4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制(PID)3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分:CPU,存储器(RAM,ROM,EPROM,FLASH-ROM,EEPROM以及磁盘等),时钟,中断,译码,总线驱动等。
输入输出接口部分:各种信号(模拟量,开关量,脉冲量等)的锁存、转换、滤波,调理和接线,以及串行通讯等。
be i ng 第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道?答:接口是计算机与外设交换信息的桥梁,包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口,设计8路数字量(开关量)输入接口和8路数字量(开关量)输出接口,请画出接口电路原理图,并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
答:数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ,port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图,并设计出8路模拟量的数据采集程序。
输出信号PC 总线(*WR)程序:ORG 0000HMOV R0,#30H ;数据区起始地址存在R0MOV R6,#08H ;通道数送R6MOV IE,#84H ;开中断SETB IT1 ;外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1,#0F0H ;送端口地址到R1NEXT:MOVX @R1,A ;启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6,NEXT ;8路采样未接受,则转NEXTCLR EX1 ;8路采样结束,关中断END中断服务程序:ORG 0003H ;外中断1的入口地址AJMP 1000H ;转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A,@R1 ;读入A/D转换数据MOV @R0,A ;将转换的数据存入数据区RETI ;中断返回ORG 0000HMOV R1,#30HMOV R2,#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1,AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口,实现模拟量采集。
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本书是300MW火力发电机组丛书的第四分册,主要介绍300MW火力发电机组普遍应用的计算机分散控制系统(DCS)。
全书共分十一章,分别叙述了分散控制系统的`基本结构与特点、主要硬件、软件系统、通信网络,以及在300MW火电机组上实现的数据采集与监控系统、协调控制系统、炉膛安全监控系统、汽轮发电机数字电液控制系统、给水泵控制系统和旁路控制系统等。
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前言
第一章概论
第一节火力发电厂生产过程的特点与控制要求
第二节火力发电厂生产过程自动化的历史概况
第三节计算机控制系统的基本组成
第四节计算机控制系统的基本类型
第五节计算机控制系统的基本要求
第二章分散控制系统(DCS)的结构与特点第一节分散控制系统概述
第二节典型分散控制系统的结构
第三节分散控制系统的结构分析
第四节分散控制系统的特点
第三章分散控制系统的主要硬件
第一节过程控制设备
第二节人机接口设备
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